package th.retrofit.lib;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * N皇后问题
 * N皇后问题 研究的是如何将 N个皇后放置在 N×N 的棋盘上，并且使皇后彼此之间不能相互攻击。
 *
 * 给你一个整数 N ，返回所有不同的N皇后问题 的解决方案。
 *
 * 每一种解法包含一个不同的N 皇后问题 的棋子放置方案，该方案中 'Q' 和 '.' 分别代表了皇后和空位。
 */
public class NQueenSolution {

    public List<List<String>> solveNQueens(int n) {
        final char[] template = new char[]{'.', '.', '.', '.', '.', '.', '.', '.', '.'};
        List<List<String>> results = new ArrayList<>(n);
        char[][] panel = new char[n][n];
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            System.arraycopy(template, 0, panel[i], 0, n);
        }
        dfs(panel, results, n, 0);
        return results;
    }

    private void dfs(char[][] panel, List<List<String>> results, int n, int row) {
        if (n == row) {
            List<String> result = new ArrayList<>(n);
            for (int i = 0; i < n; i++) {
                result.add(new String(panel[i]));
            }
            results.add(result);
            return;
        }
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            panel[row][i] = 'Q';
            if (isLegalPos(panel, new int[] {row, i})) {
                dfs(panel, results, n, row + 1);
            }
            panel[row][i] = '.';
        }
    }

    private boolean isLegalPos(char[][] panel, int[] coordinate) {
        int x = coordinate[0], y = coordinate[1];
        int size = panel.length;
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            if ((i != y && panel[x][i] == 'Q') || (i != x && panel[i][y] == 'Q')) {
                return false;
            }
        }
        while (--x >= 0 && --y >= 0) {
            if (panel[x][y] == 'Q') {
                return false;
            }
        }
        x = coordinate[0];
        y = coordinate[1];
        while (++ x < size && ++y < size) {
            if (panel[x][y] == 'Q') {
                return false;
            }
        }
        x = coordinate[0];
        y = coordinate[1];
        while (++ x < size && --y >= 0) {
            if (panel[x][y] == 'Q') {
                return false;
            }
        }
        x = coordinate[0];
        y = coordinate[1];
        while (-- x >= 0 && ++y < size) {
            if (panel[x][y] == 'Q') {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    /**
     * n皇后问题 研究的是如何将 n个皇后放置在 n×n 的棋盘上，并且使皇后彼此之间不能相互攻击。
     * @param n 一个整数
     * @return n 皇后问题 不同的解决方案的数量
     */
    public int totalNQueens(int n) {
        return dfs(n, 0, 0, 0, 0);
    }

    private int dfs(int n, int row, int column, int leftSlash, int rightSlash) {
        if (row == n) {
            return 1;
        }
        int availablePos = ((1 << n) - 1) & (~(column | leftSlash | rightSlash));
        int count = 0;
        while (availablePos != 0) {
            int pos = availablePos & (-availablePos);
            availablePos = availablePos & (availablePos - 1);
            count += dfs(n, row + 1, column | pos, (leftSlash | pos) << 1, (rightSlash | pos) >> 1);
        }
        return count;
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<List<String>> results = new NQueenSolution().solveNQueens(4);
        results.forEach(it -> it.forEach(System.out::println));
        System.out.println(new NQueenSolution().totalNQueens(4));
    }
}
